фрикционный вариатор
Классы МПК: | F16H15/16 с элементом Б, имеющим коническую поверхность |
Автор(ы): | Луков Николай Михайлович (RU), Ромашкова Оксана Николаевна (RU), Космодамианский Андрей Сергеевич (RU), Попов Юрий Викторович (RU), Стрекалов Николай Николаевич (RU), Серин Сергей Александрович (RU), Тихомиров Виктор Петрович (RU), Новиков Виктор Григорьевич (RU), Воробьев Владимир Иванович (RU), Пугачев Александр Анатольевич (RU), Измеров Олег Васильевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МГУПС (МИИТ) (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-12-19 публикация патента:
27.08.2014 |
Изобретение относится к области механических передач и может быть использовано в качестве элемента трансмиссии в технологическом оборудовании, транспортных, грузоподъемных и сельскохозяйственных машинах. Фрикционный вариатор содержит ведущий (1) и ведомый (2) конусы, прижимаемые пружинами (3) к металлическому промежуточному телу (4). Промежуточное тело (4) имеет возможность перемещаться вдоль поверхностей конусов (4). К конусам (1 и 2) при помощи токосъемных устройств (5) подведено напряжение от источника тока (6). Подчиненная система регулирования состоит из регулятора тока (8), сумматора (9), блока уставки (10) и датчика крутящего момента (11). На регулятор тока (8) поступает сигнал с выхода сумматора (9), на который подается сигнал от блока уставки (10). Сигнал от блока уставки (10) пропорционален заданному крутящему моменту на выходном валу вариатора, а сигнал с датчика крутящего момента (11), в свою очередь, пропорционален действительному крутящему моменту. Обеспечивается уменьшение величины износа ведущего и ведомого конусов и промежуточного тела. 1 ил.
Формула изобретения
Фрикционный вариатор, содержащий ведущий и ведомый металлические конусы, прижимаемые пружинами к металлическому промежуточному телу, перемещаемому между ними посредством привода, отличающийся тем, что вариатор имеет источник тока и токосъемные устройства, при этом величина силы трения между конусами и промежуточным телом определяется величиной силы тока, проходящего через их контакт, которая регулируется подчиненной системой регулирования, состоящей из регулятора тока, сигнал на который поступает с выхода сумматора, сравнивающего сигнал задания величины крутящего момента, поступающего с блока уставки крутящего момента, и действительный сигнал крутящего момента с датчика крутящего момента, опоры осей конусов изолированы вставками и вал привода промежуточного тела выполнен из диэлектрического материала.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области механических передач и может быть использовано в качестве элемента трансмиссии в технологическом оборудовании, транспортных, грузоподъемных и сельскохозяйственных машинах.
Известны фрикционные вариаторы, содержащие диск, прижимаемый пружинами к ролику, перемещаемому по радиусу диска [1].
Недостатком указанного вариатора являются большие габариты.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран фрикционный вариатор, содержащий два металлических конуса, прижимаемых к металлическому промежуточному телу, перемещаемому между ними [2].
Недостатком указанного вариатора является изменение предельной нагрузочной способности при перемещении промежуточного тела. Когда промежуточное тело приближается к вершине ведущего конуса, то при постоянстве крутящего момента на ведущем конусе окружное усилие в контакте ведомого конуса растет обратно пропорционально радиусу среднего сечения ведомого конуса в зоне контакта с промежуточным телом, что ограничивает величину передаваемого момента в зависимости от скорости вращения ведомого звена.
Целью изобретения является фрикционный вариатор для передачи заданного крутящего момента с ведущего конуса на ведомый без проскальзывания промежуточного тела по конусам при определенной скорости вращения ведомого вала с одновременным уменьшением величины износа ведущего и ведомого конусов и промежуточного тела.
Известно влияние на трибологические процессы прохождения электрического тока [3]. Коэффициент трения (сцепления) в контакте «металл-металл» зависит от плотности тока в пятне контакта и может быть повышен до значений 0,6 и более. Для более детального исследования влияния электрического тока на коэффициент трения системы «металл-металл» были проведены испытания на специальных установках [4]. Результаты испытаний показали, что для исследуемых моделей колеса и рельса при прохождении тока в зоне их контакта возможно повышение коэффициента трения (сцепления) более чем в два раза.
Указанная цель достигается в вариаторе, содержащем ведущий и ведомый металлические конусы, прижимаемые пружинами к металлическому промежуточному телу, перемещаемому между ними посредством привода (не показан), отличающемся тем, что вариатор имеет источник тока и токосъемные устройства, при этом величина силы трения между конусами и промежуточным телом определяется величиной силы тока, проходящего через их контакт, которая регулируется подчиненной системой регулирования, состоящей из регулятора тока, сигнал на который поступает с выхода сумматора, сравнивающего сигнал задания величины крутящего момента, поступающего с блока уставки крутящего момента, и действительный сигнал крутящего момента с датчика крутящего момента, опоры осей конусов изолированы вставками и вал привода промежуточного тела выполнен из диэлектрического материала.
На чертеже представлена схема предлагаемого фрикционного вариатора.
Фрикционный вариатор содержит ведущий 1 и ведомый 2 металлические конусы, прижимаемые пружинами 3 к металлическому промежуточному телу 4, которое может перемещаться вдоль поверхностей конусов. К конусам 1 и 2 при помощи токосъемных устройств 5 подведено напряжение от источника тока 6. Чтобы избежать короткого замыкания через опоры осей конусов, опоры конусов изолированы вставками 7 и вал привода 12 промежуточного тела 4 выполнен из диэлектрического материала. Подчиненная система регулирования состоит из регулятора тока 8 (РТ), сумматора 9 ( ), блока уставки 10 (У) и датчика крутящего момента 11 (ДМ).
Фрикционный вариатор работает следующим образом.
При вращении ведущего конуса 1 крутящий момент за счет силы трения между конусами 1 и 2 и промежуточным телом 4, создаваемой пружинами 3, передается на ведомый вал 2. Вал 12, перемещающий промежуточное тело 4, выполнен из диэлектрического материала. Величина тока, проходящего через точки контакта конусов 1 и 2 и промежуточного тела 4, задается подчиненной системой регулирования. На регулятор тока 8 (РТ) поступает сигнал с выхода сумматора 9 ( ). На сумматор 9 ( ) подается сигнал от блока уставки 10 (У), который пропорционален заданному крутящему моменту на выходном валу вариатора, и сигнал с датчика крутящего момента ДМ (10), который, в свою очередь, пропорционален действительному крутящему моменту. Разность этих сигналов, поступая на регулятор тока 8 (РТ) с выхода сумматора 9 ( ), в зависимости от знака приводит к уменьшению или увеличению тока, проходящего через точки контакта конусов 1 и 2 и промежуточного тела 4, что, в свою очередь, вызывает значительное изменение силы трения. При этом регулирование силы тока приводит к поддержанию силы трения на уровне, обеспечивающем передачу заданного крутящего момента на ведомый конус 2 без проскальзывания промежуточного тела 4 по конусам 1 и 2 при определенной скорости вращения ведомого конуса.
Предлагаемое изобретение обеспечивает получение следующего технического результата.
Плавное изменение коэффициента трения между конусами и промежуточным телом, определяемое величиной тока, пропускаемого через контакт конусов и промежуточного тела, позволит сделать передачу заданного крутящего момента с ведущего конуса на ведомый без проскальзывания промежуточного тела по конусам при определенной скорости вращения ведомого конуса, что уменьшит величину износа ведущего и ведомого конусов и промежуточного тела.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кожевников С.Н., Есиненко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е, перераб. и доп. Под ред. С.Н.Кожевникова. М.: Машиностроение, 1976, с.333, рис.5.19.
2. Кожевников С.Н., Есиненко Я.И., Раскин Я.М. Механизмы. Справочник. Изд. 4-е, перераб. и доп. Под ред. С.Н.Кожевникова. М.: Машиностроение, 1976, с.333, рис.5.23.
3. Ткаченко В.П. Кинематическое сопротивление движению рельсовых экипажей / Монография. - Луганск: изд-во Восточно-украинского государственного университета, 1996. - 200 с., с.78-79.
4. Тихомиров В.П. Моделирование сцепления колеса с рельсом / В.П.Тихомиров, В.И.Воробьев, Д.В.Воробьев, Г.В.Багров, М.И.Борзенков, И.А.Бутрин. Орел: ОрелГТУ, 2007. 127 с., с.95- 101.